Explorant el potencial dels extractes d'algues marines islandeses produïts per extracció assistida per camps elèctrics polsats aquosos per a aplicacions cosmètiques

Siusplau contactaoscar.xiao@wecistanche.comper a més informació

Resum:Una preocupació creixent per la salut general està impulsant un mercat global d'ingredients naturals no només a la indústria alimentària sinó també al camp cosmètic. En aquest estudi, es va realitzar un cribratge de possibles aplicacions cosmètiques d'extractes aquosos de tres algues islandeses produïdes per camps elèctrics polsats (PEF). Els extractes produïts per PEF d'Ulua Lactuca, Alaria esculenta i palmitat de Palmaria es van comparar amb l'extracció tradicional d'aigua calenta en termes de contingut de polifenols, flavonoides i hidrats de carboni. A més, es van avaluar les propietats antioxidants i les activitats inhibidores enzimàtiques mitjançant assajos in vitro. PDF va mostrar resultats similars al mètode tradicional, mostrant diversos avantatges, com ara la seva naturalesa no tèrmica i un temps d'extracció més curt. Entre les tres espècies islandeses, Alaria esculenta va mostrar el contingut més alt de compostos fenòlics (valor mitjà 8869,7 ug GAE/g do) i flavonoides (valor mitjà 12,098,7 ug QE/g DW), també presentant els antioxidants més alts. A més, els extractes d'Alaria esculenta van mostrar excel·lents activitats antienzimàtiques (76,9, 72,8, 93,0 i 100 per cent de col·lagenasa, elastasa, tirosinasa i hialuronidasa, respectivament) per al seu ús en productes per blanquejar la pell i anti-envelliment. L'estudi preliminar suggereix que els extractes a base d'Alaria esculenta islandesa produïts per PEF es podrien utilitzar com a ingredients potencials per a formulacions cosmètiques i cosmecèutiques naturals.

Paraules clau:macroalgues; Ulloa Lactuca; Alaria esculenta; Palmaria palmata; extracció assistida per PEF;compostos bioactius; extracció verda; ingredients naturals; cosmecèutics

1. Introducció

En els darrers anys, la demanda de nous compostos bioactius amb possibles beneficis per a la salut ha experimentat un augment substancial. Molts grups de recerca han posat èmfasi en la investigació sobre organismes marins, com les macroalgues, per trobar fonts noves i sostenibles de compostos naturals per a aplicacions en la indústria agroalimentària, farmacologia, alimentació i, més recentment, en el camp de la cosmètica [1]. ,2]. Les macroalgues són un grup gran i heterogeni d'organismes fotosintètics caracteritzats per una gran biodiversitat i una complexa composició bioquímica. Segons la seva estructura química i contingut de pigments, les macroalgues es poden dividir en tres llinatges que inclouen les algues marrons (Phaeophyceae), les algues vermelles (Rhodophyta) i les algues verdes (Viridiplantae). Els compostos d'algues s'emmagatzemen a l'interior del citoplasma cel·lular o s'uneixen a les membranes cel·lulars; per tant, la ruptura cel·lular és crucial per a la valorització de la biomassa d'algues. A més, la composició de la paret cel·lular és molt variable entre les espècies d'algues que van des de minúscules membranes fins a estructures complexes de múltiples capes, cosa que fa que la recuperació de productes d'algues sigui un repte [3]. En general, les algues són fonts excel·lents de polisacàrids, proteïnes, lípids i una gran varietat de metabòlits secundaris, com ara compostos fenòlics, terpenoides, carotenoides, pigments i derivats del nitrogen [4-6). Tot i que els metabòlits primaris tenen una importància crucial, dades recents han demostrat que el contingut dels metabòlits secundaris determina les activitats biològiques dels extractes d'algues [7].

Feu clic aquí per saber-ne més

Una preocupació creixent per la salut i el benestar generals, així com la consciència dels productes químics nocius en els productes quotidians, està impulsant un mercat global d'ingredients naturals i orgànics [8]. Durant els últims anys, la consciència dels consumidors cap a la preferència pels ingredients naturals i els productes ecològics s'ha estès des de la indústria alimentària fins a la indústria cosmètica i de cura personal [9]. A més, en el context actual d'escalfament global i problemes ecològics, hi ha hagut una conscienciació pública creixent sobre els problemes ambientals. A la llum d'aquestes preocupacions actuals, els consumidors han orientat els seus interessos cap a productes ecològics, sans i sense productes químics. Com a resultat, la indústria cosmètica està substituint actualment productes químics tòxics i ingredients nocius per compostos nous i naturals d'alt valor per produir productes de bellesa "químicament nets" [10].

Els cosmètics s'han definit tradicionalment com els productes que s'han d'aplicar al cos humà per netejar, embellir o promoure l'atractiu sense afectar l'estructura o les funcions corporals. Tanmateix, les noves tendències i les demandes recents dels consumidors han promogut el desenvolupament de nous productes que proporcionen múltiples beneficis amb el mínim esforç. El terme cosmecèutic s'utilitza amb freqüència per descriure productes cosmètics amb ingredients bioactius que afirmen tenir beneficis mèdics o semblants a medicaments [1].Extracte de Cistanche Anti RadiacióEls cosmecèutics solen contenir ingredients funcionals com ara vitamines, fitoquímics, enzims, antioxidants i/o olis essencials [12]. Com que s'ha trobat una àmplia gamma d'aquests compostos bioactius a les macroalgues, la investigació de noves algues marines i extractes derivats d'algues marines ha demostrat ser una àrea prometedora d'estudis cosmecèutics i cosmètics [13,14].

Una sèrie de metabòlits secundaris derivats de les algues són coneguts pels seus valuosos efectes beneficiosos per a la salut a la pell, com ara propietats fotoprotectores, hidratants, antioxidants, antiinflamatòries i regeneratives [15]. A partir d'aquests efectes beneficiosos, les algues s'incorporen a productes cosmecèutics com la protecció solar i els productes antienvelliment, així com per a la prevenció de la hiperpigmentació, mentre que els polisacàrids s'utilitzen per mantenir la pell hidratada i prevenir la sequedat[16]. Durant l'envelliment, les proteïnes de la matriu extracel·lular són susceptibles a una activitat excessiva d'enzims proteolítics r com col·lagenases i elastases, donant lloc a canvis visibles a la pell, com arrugues o pèrdua d'elasticitat de la pell. Un enfocament prometedor per prevenir l'envelliment extrínsec de la pell és la inhibició de les activitats de col·lagenasa i elastasa per compostos naturals. Els extractes de plantes s'han investigat àmpliament i s'ha trobat que posseeixen activitats anti-collagenasa i anti-elastasa [17]. Tanmateix, hi ha poca informació sobre les activitats enzimàtiques inhibidores dels extractes d'algues.

Cistanche pot anti-envelliment

Els mètodes d'extracció més utilitzats per a l'aïllament de bioactius d'algues marines es basen en tècniques convencionals. No obstant això, la utilització de mètodes tradicionals té diversos inconvenients, com ara l'ús de volums elevats de dissolvents orgànics, temps d'extracció més llargs, altes temperatures, problemes de selectivitat, requeriments energètics elevats i coextracció de compostos no dirigits o interferents [18]. Per tant, les noves tècniques d'extracció basades en principis de química verda tenen un interès potencial [19].

El camp elèctric polsat (PEF) és una tecnologia de processament emergent, no tèrmica i eficient energèticament [20]. PDF implica l'aplicació de polsos de camp elèctric generalment a alts voltatges (rang de kV) i de curta durada (micro o nanosegons) a un producte col·locat entre dos elèctrodes [21]. L'aplicació de polsos elèctrics produeix la formació de porus reversibles o irreversibles a les membranes cel·lulars, definits com a electroporació o electro-permeabilització, que en conseqüència facilita la ràpida difusió dels dissolvents i la millora de la transferència de massa dels compostos intracel·lulars[22]. Aplicacions recents s'han centrat en l'ús de l'energia elèctrica polsada com a tècnica d'extracció (extracció assistida per PEF) de productes biològics, alimentaris i agrícoles [23]. Amb el tractament amb PEF és factible obtenir extractes amb major puresa, augmentar la taxa d'extracció de compostos bioactius com polifenols, carotenoides o antocians, eliminar l'ús de dissolvents orgànics i escurçar el temps d'extracció [24,25].cistanche herbaEl tractament amb PEF s'ha aplicat amb èxit per a l'extracció de compostos valuosos de diferents fonts marines, com ara proteïnes [26-28], hidrats de carboni [29,30], lípids [31,32] i pigments com carotenoides, clorofil·les o ficocianines [22,33,34] de microalgues i algues.

Així, l'objectiu principal del present estudi va ser avaluar les possibles aplicacions cosmètiques dels extractes de PEF de tres espècies de macroalgues que creixen a Islàndia: U. Lactuca (macroalgues verdes), A. esculenta (macroalgues marrons) i P. palmitate (macroalgues vermelles). ). En un esforç per desenvolupar ingredients orgànics i naturals per a formulacions verdes, es va proposar l'extracció assistida per PEF com una alternativa ecològica a l'extracció tradicional amb dissolvents orgànics. Després del procés d'extracció, els extractes aquosos d'algues es van caracteritzar pel que fa al contingut de polifenols, flavonoides i hidrats de carboni. A més, es van avaluar les propietats antioxidants i les activitats inhibidores enzimàtiques mitjançant assajos d'activitat in vitro. Els resultats aquí reportats proporcionaran la base per millorar la comprensió de les macroalgues marrons, vermelles i verdes per produir ingredients actius per a formulacions innovadores en productes cosmètics que contenen compostos biològicament actius aïllats de fonts naturals i sostenibles.

2. Resultats i discussió

2.1.Extracció assistida per PEF per al processament de biomassa d'algues islandeses

Els resultats mostren que la conductivitat elèctrica va ser més alta en la suspensió preparada a partir d'A.esculenta seguida de P.palmata i U.lactuca (p.<0.05)(table 1).="" however,="" the="" effect="" of="" treatment="" type="" was="" not="" identified="" as="" significant="" (p="">0.05). Altres autors han utilitzat amb èxit la mesura de la conductivitat elèctrica per avaluar l'eficàcia del tractament amb PEF en teixits biològics per a l'alliberament de substàncies iòniques intracel·lulars, com a resultat de l'augment de la permeabilització de la membrana cel·lular [35-37].

creixement del penis de cistanche

En el nostre estudi, els resultats no van indicar un alliberament més fort d'aquestes substàncies per PEF, ja que els canvis de conductivitat induïts pels tractaments d'extracció tendien a ser més alts en les suspensions HW. Estudis anteriors han conclòs que la conductivitat inicial del medi extracel·lular influeix en l'eficàcia de l'electroporació, però hi ha una manca d'acord sobre si són una relació positiva o negativa entre aquests dos factors [38]. Les variacions en la conductivitat i les característiques del material poden complicar la comparació. En el nostre estudi, hi va haver una gran diferència entre la conductivitat de les suspensions d'A.esculenta i les altres dues espècies, que no es va reflectir en el grau de canvis de conductivitat durant el tractament d'extracció. S'ha afirmat que el contingut de cendra de les algues marrons pot representar més del 50 per cent del seu pes sec [39], que consisteix principalment en ions, la qual cosa pot explicar en part l'alta conductivitat de les suspensions d'A. esculenta en comparació amb les altres dues espècies.

Beneficis de salsa cistanche

Els resultats mostren que el pH de la suspensió d'U. Lactuca era inferior al de les altres dues espècies, però no es van produir efectes clars pel tipus d'extracció. La temperatura es va augmentar de 22 ± 1 grau abans del tractament, a 95 graus C per HW (per a totes les espècies), a 36,0±1,0 grau, 46,3±0. 6 graus i51.0±1 grau per PEF, en suspensions A.esculenta, P.palmata i U. Lactuca. La mateixa tendència es va observar per als grups tractats amb PEF, que després van ser escalfats per HW. L'augment de la temperatura va ser causat per la conversió d'energia elèctrica en energia tèrmica (escalfament ohmic), en la suspensió durant el tractament amb PEF. Se sap que el nivell d'augment de temperatura és proporcional al corrent aplicat però inversament proporcional a la conductivitat. Això podria explicar per què P. palmate i U.lactuca van assolir temperatures més elevades durant el tractament amb PEF tot i que tenen menor conductivitat que A. esculent.

2.2.Espectres d'absorció UV-VIS d'extractes d'algues islandeses

Les algues estudiades difereixen en els perfils espectrals (figura 1), cosa que suggereix que la composició i el potencial d'absorció UV varien entre espècies. Tanmateix, el tipus de tècnica d'extracció no va mostrar un efecte notable en l'espectre d'absorció UV; Els extractes d'algues van mostrar perfils d'absorció similars, independentment del mètode d'extracció.

Els espectres d'absorció UV de l'alga verda U. Lactuca van mostrar un pic destacat en el rang UV-B (280-320 nm) (Figura la), mentre que els extractes de l'alga marró A.esculenta no van mostrar una formació clara d'absorció. zona (figura c). Tanmateix, els resultats van indicar una absorbància més forta a 220 nm en extractes d'A. esculenta en comparació amb U. Lactuca i P. palmata, que es suposava que era el resultat de l'alt contingut de compostos fenòlics a A. esculenta (Taula 2). Un màxim d'absorció dins d'aquest rang s'ha relacionat amb un enllaç entre compostos fenòlics i alginats. Es suposa que aquesta relació preserva la capacitat d'absorció UV dels compostos fenòlics al llarg del temps [40].

Una troballa més interessant va ser que els resultats obtinguts per als extractes d'algues vermelles, P. palmata van absorbir part de la radiació UV-A (320-400 nm). Se sap que les algues vermelles acumulen compostos fotoprotectors amb capacitats d'absorció de radiació ultraviolada, com els aminoàcids semblants a la micosporina (MAA), que absorbeixen en aquesta regió UV específica [41]. P. palmata va destacar en l'espectre d'absorció UV amb pics destacats entre 320 i 340 nm d'acord amb la presència de MAA que absorbeixen en aquest rang [42], com ara polifenol (absorció màxima a 332 nm), astèria-330 ( pic d'absorció a 330 nm), Porphyra-334 (absorció màxima a 334 nm) i altres [43]. Com que es coneixen les condicions d'extracció, com el tipus de dissolvent, que influeixen en l'eficiència de l'extracció, els resultats del present estudi es van comparar amb estudis anteriors sobre l'extracció de MAA amb aigua de P.palmata. En aquests estudis, els pics màxims d'absorció es van detectar entre 325 i 330 nm [44], com en el present estudi. Per tant, es pot suposar que els pics observats entre 320 i 340 nm poden ser deguts a la presència de MAA.

Les diferències en els espectres d'absorció entre 350 i 700 nm s'han explicat per la presència de diferents pigments accessoris en els respectius fotosistemes de les macroalgues verdes, marrons i vermelles, clorofil·la-b(450-500 nm), fucoxantina ({{4} } nm) i PHY eritrina (600-650 nm) respectivament [45]. La concentració dels compostos solubles en aigua en els extractes va tenir efectes més forts. En conseqüència, el patró que reflecteix la diferència de pigments entre espècies d'algues no va ser evident en el present estudi.

2.3. Contingut total de fenòlics, flavonoides i hidrats de carboni dels extractes d'algues islandeses

El contingut total de fenòlics a les algues va oscil·lar entre 1592 i 9368 ug GAE/g (taula 2). L'alga bruna A.esculenta va mostrar la major quantitat (p<0.05) of="" phenolic="" compounds(mean="" value="" 8869.7="" ugs="" gae/g="" do),="" followed="" by="" p.="" palmitate="" (mean="" value="" 1806.2="" μg="" gae/g="" do）="" and="" u.="" lactuca="" （mean="" value="" 1750.7="" ug="" gae/g="" dw）（there="" were="" no="" significant="" differences="" between="" p.="" palmata="" and="" u.lactuca="" extracts)).="" for="" each="" seaweed="" species,="" the="" content="" of="" polyphenols="" did="" not="" differ="" among="" extraction="" methods="" except="" for="" u.="" lactuca,="" which="" results="" showed="" that="" hw="" was="" the="" most="" efficient="" technique=""><0.05). however,="" the="" advantages="" of="" pef="" including="" its="" non-thermal="" nature,="" shorter="" extraction="" time="" (10="" min="" vs.="" 45="" min),="" and="" green="" process,="" should="" be="">

dosificació de cistanche tubulosa reddit

Amongst the three algal groups, brown macroalgae contain a higher number of polyphenols than red and green macroalgae. Results were in agreement with early studies 46,47| which reported that brown (e.g., A.esculenta and Saccharina platysma) algae species had higher phenolic content than red(P. palmitate) and green species(e.g., U. Lactuca). This was supported by other authors [48] who concluded that the mean polyphenol content was species-specific(A.esculenta>S.latissma>P. palmitat) i el contingut fenòlic va ser més de tres vegades superior a A.esculenta que a les altres espècies (A. esculenta: 37 mg d'equivalents de floroglucinol (PGE)/g DW; S.latissma: 8 mg PGE/g do P. palmata: 5 mg GAE/g do). A més, en el mateix estudi, els autors van informar que el contingut de polifenols varia amb la temporada, mentre que les variacions espacials (les algues es van collir a Noruega, França i Islàndia) van mostrar un efecte marginal. Per exemple, Gager et al. (2020) van trobar que hi havia un efecte significatiu de les variacions estacionals en el contingut de polifenols d'A. esculenta, amb més de 300 mg GAE/g DW a la tardor en comparació amb menys de 20 mg GAE/g DW a la primavera. Florotanins de set algues marrons collides comercialment a Bretanya (França) detectats per 1H RMN i assajos in vitro: variació temporal i valorització potencial en aplicacions cosmètiques. Les nostres mostres es van recollir al juliol (U.lactuca i A.esculenta) i al novembre (P. palmitate). A l'estudi de Roleda [48], el contingut mitjà d'A. esculenta de Trondheim, Noruega (no recollit a Islàndia) a l'estiu era de 40 mg PGE/g DW i P.palmata d'Islàndia, però era de 4 mg GAE/g a la tardor. Els valors més elevats reportats en comparació amb el nostre estudi es poden explicar pels mitjans d'extracció utilitzats (acetona 80:20: aigua), que probablement donaran lloc a rendiments d'extracció més elevats. També es va trobar un contingut de polifenol més elevat per als extractes d'A. esculenta utilitzant una barreja d'etanol i aigua (50:50) amb ultrasons [49]. Tanmateix, utilitzant el mateix medi d'extracció i l'extracció clàssica amb dissolvent, es va informar que A. esculenta contenia 44,1 mg de GAE/100 g DW en extractes aquosos [50], relativament similar a l'observat en el present estudi. El contingut mitjà de flavonoides era específic de l'espècie (A. esculenta > U. lactuca > P. palmata; (p<0.05)(table 2).="" the="" highest="" amount="" of="" flavonoids="" was="" observed="" for="" a.esculenta="" extracts="" （mean="" value="" 12098.7="" μg="" qe/g="" do）,="" while="" lower="" content="" was="" found="" for="" ui.="" lactuca="" （mean="" value="" 4152.4="" ugs="" qe/g="" do),="" and="" a="" minimum="" content="" were="" determined="" for="" p.="" palmata="" extracts="" (mean="" value="" 905.8="" ugs="" qe/g="" do).="" similar="" to="" the="" behavior="" found="" for="" the="" total="" phenolic="" content,="" the="" type="" of="" extraction="" technology="" did="" not="" have="" significant="" effects="" on="" the="" flavonoid="" content="" (p="" >="" 0.05),="" with="" the="" exception="" of="" u.="" lactuca.="" results="" showed="" that="" hw="" and="" the="" combination="" of="" both="" techniques="" (pef+="" hw)="" were="" the="" most="" efficient="" techniques="" for="" the="" extraction="" of="" flavonoids="" in="" u.lactuca="" (p=""><>

Hi ha nombrosos estudis sobre el contingut de flavonoides en plantes terrestres, però els estudis de contingut de flavonoides en algues són escassos [51] i sobretot en les espècies estudiades en el present treball. És a dir, l'estudi d'Ummat et al. [49] va informar que l'extracció assistida per ultrasons va millorar la recuperació de flavonoides en les 11 algues investigades (inclosa A. esculenta) en comparació amb les extraccions de dissolvents convencionals utilitzant una barreja d'etanol al 50 per cent. En un altre estudi, es van quantificar els flavonoides en extractes metanòlics de quatre espècies d'Ulua (Ulloa clathrate, Ula Linza, Ulloa flexuosa i Ulva intestinalis) cultivades a diferents parts de les costes del nord del golf Pèrsic al sud de l'Iran; el contingut de flavonoides dels extractes d'algues va variar entre 8 i 33 mg RE/g do [52]. Tanmateix, estudis anteriors del mateix grup de recerca van trobar canvis marcats en els components químics amb canvis en les estacions i les condicions ambientals [53]. Per tant, és una mica difícil tenir una visió completa de la bibliografia d'aquests compostos bioactius en algues, a causa de la manca d'investigació publicada disponible, però també pels canvis en el contingut de flavonoides influïts per les condicions de creixement i la ubicació geogràfica.

Mean carbohydrate content of produced extracts was also species-specific(P. palmata > U.lactuca>A.esculenta;p<0.05)(table2).contents ranged="" from="" 44.8="" to="" 510="" mg="" glue/g="" do="" depend="" on="" algae="" species.="" seaweed="" contains="" a="" large="" number="" of="" polysaccharides="" with="" important="" functions="" for="" the="" macroalgal="" cells="" including="" structural="" support="" and="" energy="" storage.="" for="" instance,="" the="" main="" part="" of="" red="" and="" brown="" seaweed="" cell="" walls="" is="" represented="" by="" sulfated="" galactans,="" which="" are="" known="" as="" agar,="" alginate,="" and="" carrageenan="" [54].="" the="" red="" algae="" p.="" palmata="" showed="" the="" highest="" amount="" of="" carbohydrate="" content="" (mean="" value="" 441="" mg="" glue/g="" do).="" results="" were="" in="" agreement="" with="" previous="" studies="" that="" reported="" the="" highest="" polysaccharide="" concentration="" in="" palmaria="" species="" [55].="" moreover,="" mutripah="" et="" al.="" [56]described="" a="" total="" carbohydrate="" content="" of="" p.="" palmata="" of="" 469="" mg/g="" of="" dry="" seaweed,="" relatively="" similar="" to="" that="" observed="" in="" the="" present="">

Les macroalgues verdes U. Lactuca van mostrar continguts de fins a 249,5 mg GluE/g depenen de la tècnica d'extracció utilitzada (Taula 2). Basant-se en la literatura, U. Lactuca té cel·lulosa soluble i insoluble en aigua corresponent a polisacàrids estructurals amb un component principal anomenat Ivan, que contribueix entre un 9 i un 36 per cent de pes sec a la biomassa [57]. Ryan es compon principalment de ramnosa sulfatada, àcids urònics (àcid glucurònic i àcid idurònic) i xilosa. A causa de la seva naturalesa polar, la solubilitat d'Ivan en solucions aquoses es veu millorada mitjançant l'extracció a altes temperatures (80-90 graus)[58]. La temperatura d'extracció podria ser la raó per la qual el contingut total d'hidrats de carboni dels extractes d'U. Lactuca produïts per l'extracció tradicional d'aigua calenta i la combinació d'ambdós mètodes (PEF més HW) fos més elevat (p<0.05) than="" the="" content="" achieved="" using="" only="">

D'altra banda, altres autors destaquen la importància de la variació estacional del contingut de polisacàrids. Per exemple, Schiener et al., afirmen identificar les variacions estacionals i predir els millors moments de collita per al kelp. L'anàlisi de la composició estacional d'A.esculenta va demostrar que els valors màxims d'hidrats de carboni coincidien amb concentracions reduïdes de proteïnes, cendres, polifenols i humitat [39]. Segons els autors, aquestes relacions, que varien entre estacions i espècies, poden ser utilitzades per les indústries per maximitzar els rendiments dels components d'algues dirigits.

Aquest article està extret de Mar. Drugs 2021, 19, 662. https://doi.org/10.3390/md19120662 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs